Учёные объяснили расширение при растяжении

Считается, что первым необычные материалы описал Вольдемар Фойгт (Woldemar Voigt). Было это лет сто назад. Правда, тогда к физику никто не прислушался, а находить ауксетики начали лишь в 80-х годах прошлого века. На картинке продемонстрировано различие между обычным материалом (слева) и ауксетиком (иллюстрация University of Malta).

Новую модель странного поведения ауксетиков (auxetics), материалов, «распухающих» при растяжении, придумали математики университета Мальты (University of Malta).

Привычная для обычного человека картина — резиновая лента становится тоньше, если растянуть её за концы, — нарушается в случае с ауксетиками. Они ведут себя прямо противоположным образом, а именно — становятся толще. Таких «неправильных» материалов обнаружено немало, однако учёные до сих пор не смогли найти универсальное объяснение их природе.

Математическую модель происходящего построил профессор Джозеф Грима (Joseph Grima). В качестве базового материала он выбрал воображаемый композитный ауксетик, в основе структуры которого лежат прямоугольники и/или квадраты. Когда материал растягивают, твёрдые составляющие разворачиваются относительно другу друга, образуя нагромождение, похожее на стенку из детских кубиков. В результате плотность материала уменьшается, а толщина увеличивается.

Мальтийские учёные утверждают, что их модель может предсказать наличие ауксетических свойств у любого материала (иллюстрация Joseph Grima).

Подробные расчёты приведены в статье в журнале Proceedings of the Royal Society A. Анимацию можно посмотреть здесь.

Мы как-то рассказывали о том, как подобное поведение было обнаружено в нанопластинках, состоящих из однослойных и многослойных углеродных нанотрубок. А ещё об антибомбовых шторах – своеобразном макроскопическом ауксетике. В обоих случаях были предложены свои модели перестроений, происходящих внутри материала.

Одно из возможных применений ауксетиков: повязка, самостоятельно «решающая», когда выпускать лекарство (иллюстрация University of Malta).

Грима, химик и математик в одном лице, а также его коллеги считают, что их обобщённая модель понадобится для точного предсказания поведения ауксетиков. Что в свою очередь могло бы пригодиться при создании из такого материала каких-либо предметов или конструкций.



Построены управляемые светом мембраны

2 августа 2010

Новое оптическое волокно реагирует на давление

14 июля 2010

Инженеры научили умное оригами складываться самолётом

1 июля 2010

Получен органический металл из фуллеренов

11 июня 2010

Открыта схема идеальной верёвки

12 апреля 2010